在这个软件驱动的世界里，无处不在、易于部署且开销最小化是主要要求，而云则迅速占据了各行各业的主导地位。容器正在这片广阔的云空间中崭露头角，全球顶尖的科技和IT机构都依赖这一概念来满足其基础设施需求。
Facebook、谷歌和微软等科技巨头在其精简的流程中使用容器，以便安全轻松地将应用程序部署到云生产环境中。这种使用容器的部署提供了一种技术，可以将应用程序从虚拟化提供的运行时环境中抽象出来。这里要探讨的两个核心概念是：
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容器是如何基于虚拟化技术构建的？
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他们如何提供虚拟机的替代方案？
如何利用虚拟化技术构建容器？
为了解答容器如何实现虚拟化，让我们详细讨论一下什么是虚拟化，以及容器如何与这一概念相辅相成。虚拟化是一种技术，它本质上创造了一种资源的幻象，例如桌面、存储、网络或操作系统。设备、应用程序和用户拥有与这些资源交互的能力。这种幻象也称为虚拟化，它扩展了传统系统的功能，而传统系统的功能受限于其自身的物理资源。现在，容器为部署在其中的应用程序实现了这种虚拟化。容器中的应用程序独立运行，与任何物理资源隔离。容器虚拟化操作系统、CPU、内存、存储和网络资源，从而提供了一个可根据需要扩展或缩减的受控环境。容器还将应用程序及其依赖项和必要的文件打包在一起，这使得应用程序可以部署在任何环境中，而无需配置服务器、硬件或软件。这听起来仍然类似于通过虚拟机实现的虚拟化，对吧？因此，在进一步了解容器的功能之前，让我们先来了解一下容器与虚拟机的区别。
他们如何提供虚拟机的替代方案？
虚拟机是硬件虚拟化的一种形式。硬件在逻辑上与其他资源分离。硬件可以是任何系统，例如一台桌面系统（具有硬件和独立的操作系统），称为主机。在主机上可以运行多个虚拟机或客户机，每个虚拟机都拥有独立的操作系统。这通过称为虚拟机管理程序的固件实现。
容器与虚拟机类似，运行在主机上。它们也可以根据需要进行控制，并将应用程序与运行时环境隔离。然而，容器的目标是操作系统虚拟化。与虚拟机不同，在容器化系统中，客户操作系统无需安装在主机系统上。相反，所有包含应用程序代码的容器实例共享底层主机操作系统。这使得容器变得轻量级，并减少了与虚拟机相关的操作系统开销，例如修补、升级、驱动程序支持等。此外，它还减少了单个操作系统对主机资源的消耗。
Docker 和虚拟机（VM）有什么区别？
以下是Docker和 VM 之间的主要区别：
| 方面 | Docker | 虚拟机（VM） |
|---|---|---|
| 隔离 | Docker 是轻量级平台，它使用容器化来实现隔离环境。 | 虚拟机配备重型软件，为完整的操作系统隔离提供完全虚拟化。 |
| 资源使用情况 | 它消耗更少的主机操作系统内核资源，并更有效地利用它们 | VM 在有效利用资源方面效率较低，每个 VM 使用自己的 OS 内核并消耗更多资源。 |
| 开始时间 | 这些在设置操作系统平台（容器）方面速度更快，通常只需几秒钟。 | 启动时间较慢，通常需要几分钟来设置实例。 |
| 可扩展性 | 在 Docker 中扩展容器很容易，占用空间较小。 | 扩展实例时将会占用大量资源。 |
| 可移植性 | Docker 提供高度可移植、在不同环境中保持一致的容器化应用程序。 | 它们也是可移植的，但由于它封装了整个操作系统，所以会更重。 |
| 用例 | 它对于微服务、轻量级应用程序和容器化环境非常有效。 | 它适合在不同的环境中运行多个应用程序。 |
Docker 和 VM 之间的相似之处
以下是 Docker 和虚拟机之间的主要相似之处：
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隔离环境： Docker 和虚拟机都为应用程序提供了一定程度的隔离。Docker 通过容器化隔离进程来实现隔离，而 VM 则通过两个完全独立的操作系统实现完全虚拟化。
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应用程序的可移植性：应用程序可以在docker和虚拟机上进行移植，以便在各种不同的平台上一致地运行应用程序。Docker提供docker镜像，而VM提供对整个虚拟化操作系统的封装，从而实现在不同平台之间的轻松迁移。
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快照和版本控制：两个平台均支持快照和版本控制功能，允许用户捕获应用程序在特定时间点的当前状态。此功能对于创建备份、测试和版本控制非常有用，并提供了一种有效的方法，可以恢复到特定的已知状态。
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资源管理：两种技术都提供了高效的资源管理。它们都有助于分配特定的资源，例如 CPU、内存和存储，从而确保应用程序以必要的资源运行，而不会相互干扰。
容器的好处
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应用程序部署无需担心运行时环境。因此，应用程序可以轻松完成软件开发周期，并且可以在任何地方运行，例如在 Mac OS、Linux、 Windows 甚至数据中心。这可以减少检查环境的时间，从而将更多时间用于开发新功能。
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多个包含应用程序的容器可以运行在同一个物理资源实例上，共享一个操作系统。这些轻量级容器速度快，能够高效利用可用的计算资源。
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容器彼此隔离，这为开发人员提供了将应用服务拆分到不同容器中的自由。这些容器之间不共享任何依赖关系，开发人员可以随意操作和更新每个容器。
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容器具有内置的版本控制功能。
虚拟机的好处
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隔离与安全：虚拟机通过在单台物理机上完全虚拟的独立操作系统上运行应用程序来提供强大的隔离功能。隔离为环境中的应用程序提供了安全性。
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多功能性和兼容性：虚拟机支持各种操作系统，允许在同一物理硬件上运行各种应用程序。其多功能性使其适合根据特定环境托管多个应用程序。
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快照和回滚：虚拟机支持拍摄快照并捕获特定时间点虚拟机的完整状态。它允许用户在更新或出现任何问题时回滚其已知和所需的状态。
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资源优化：虚拟化提供高效的资源分配和利用，提供特定数量的硬件资源（例如RAM、 CPU 和存储）的动态配置。它的灵活性增强了虚拟化环境中的资源管理和可扩展性。
何时使用：Docker 与虚拟机
1. 在以下情况下使用 Docker
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轻量级隔离已足够： Docker 在轻量级进程隔离就足够的情况下非常有效。它适用于微服务架构，并且能够以最小的开销构建高效的容器化应用程序。
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快速部署和扩展： Docker 容器将快速启动应用程序，使其适用于需要快速部署和扩展的动态环境。
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一致的开发和部署： Docker 为应用程序的开发和部署环境提供了一致性。它确保应用程序在开发生命周期的不同阶段以相同的方式运行。
2. 在以下情况下使用虚拟机
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需要完全的操作系统隔离：如果您的应用程序需要完全隔离为独立的操作系统，那么虚拟机是最佳选择。虚拟机提供更强的隔离性，使其适合应用程序在不同的操作系统上运行。
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遗留应用程序和兼容性：虚拟机更适合托管那些难以容器化的传统应用程序。它们支持各种操作系统，使应用程序能够与特定的操作系统版本和配置兼容。
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资源密集型工作负载： VM 可用于需要对工作负载进行密集计算的场景，我们可以选择 VM 对资源分配进行精细控制，使其更适合具体情况。
结论
总而言之，容器的使用增强了虚拟化技术，有助于创建轻量级、可移植的软件应用程序进行部署。容器共享主机操作系统，从而减少资源开销并提高虚拟机的效率。像 Docker 这样的容器平台具有可扩展、快速部署和维护统一开发的优势。它能够很好地定制动态和轻量级应用程序，提供强大的隔离功能，并支持不同类型的操作系统。